赤霉素介导下植物对重金属的耐性机理

重金属对大多数植物具有毒性,可严重影响植物的正常生理代谢,但植物也进化出缓解重金属胁迫的相关机制,如增强抗氧化系统响应、加快光合效率、调整代谢速率、将重金属区隔化等。赤霉素(GA)是一类经典的植物激素,可调控植物生长发育,增强植物对重金属的耐性,并促进其对重金属的吸收。该研究根据近年来国内外相关文献报道,从重金属胁迫下赤霉素与植物生物量、抗氧化、光合系统修复、重金属区隔化和信号传递的关系等方面,综述了赤霉素介导下植物对重金属的耐性机理,并从重金属胁迫下赤霉素的合成及分解机制、赤霉素提高植物耐受重金属的深入机制、赤霉素在重金属胁迫下植物激素调控网络中的功能以及赤霉素对植物修复效率的影响等方面,对该领域的发展趋势作了展望。     

Pb在豌豆幼苗细胞中的超微结构分布与毒性研究

伴随日趋严重的重金属环境污染问题,植物修复的可能机制及重金属胁迫下植物的损伤与抗性机理成为研究热点.采用透射电子显微镜和X-射线微区分析技术,研究了中度(50mg/L)和严重(200mg/L)Pb2 胁迫下豌豆幼苗根叶细胞的超微结构损伤和铅在植物器官和细胞器水平的区域化分布情况.结果显示,重金属对植物的毒害表现为对细胞的膜结构和各种细胞器的整体性伤害,且各细胞器的受损程度不同;豌豆对铅的相对耐性机理可能包括重金属胁迫下不同细胞器的差异反应、根系富集、细胞壁结合和液泡的区隔化作用等.图6参24     

植物镉耐性/富集基因的筛选方法

植物耐受/富集镉（Cd）是一个复杂的过程,涉及转运蛋白家族、螯合蛋白家族、抗氧化系统等多个方面的参与。文章综述了植物Cd耐性/富集基因的筛选方法,包括抗性表达文库、Cd抗性突变体的图位克隆、基因差异表达、电子克隆。筛选Cd抗性植物cDNA酵母表达文库可鉴定与金属束缚、隔离及外排相关的膜转运蛋白;筛选重金属敏感拟南芥突变体和图位克隆突变基因可鉴定与谷胱甘肽和植物螯合肽合成相关的酶;第二代测序技术、基因差异表达分析则是鉴定Cd响应基因以及揭示金属型植物与非耐性植物表型差异分子基础的有效方法;电子克隆也被应用在模式植物中鉴定重金属转运蛋白家族的编码基因。在此基础上,简述了Cd耐性/富集基因在改良植物Cd耐性或富集上的应用。     

土壤-植物系统中硒的迁移转化及低硒地区食物链中硒的调节

阐述了土壤中硒的存在形态及其与植物吸收的关系,论述了植物对硒的吸收和代谢机制、硒在植株体内的存在形态及其生物学效应,讨论了低硒地区食物链中硒水平调节的方法和效果,提出了土壤-植物-食物链系统中硒素研究的前沿问题。     

植物对土壤重金属镉抗性的研究进展

各种人类活动,如采矿、制革、冶炼、污水灌溉等引起土壤和水体重金属污染,严重威胁着植物生长和人类健康。重金属镉污染是其中最常见的一种。该文描述了受重金属镉胁迫时植物的生理机制及各种抑制表现,如线粒体的裂解,细胞的生长分裂、水分的吸收、光合作用受到抑制等;同时也从微生物和细胞分子生物学方面分析了植物对重金属胁迫的应对策略,它依赖于植物本身和周围生存微环境的通力合作,主要包括降低对重金属的利用、控制重金属的吸收、螯合重金属、促进重金属的排出、区室化重金属和对重金属诱导的活性氧基团进行解毒等几条途径。另外,植物体对土壤环境中重金属镉的吸收、转运和解毒是一个精密的调控过程,参与重金属吸收和排出的转运蛋白在整个调控过程中发挥关键作用,参与了吸收、螯合、区室化和代谢利用等关键步骤。非必需重金属转运蛋白分重金属吸收蛋白和重金属排出蛋白2大类,吸收蛋白主要有AtNRAMP、ZNT和OsIRT等,能够通过某一种或几种阳离子转运载体蛋白运输至植物体内;排除蛋白主要包括P1B型ATP酶、阳离子转运促进蛋白家族(CDF)和三磷酸结合盒转运蛋白(ATP-binding cassette transporter,ABC转运蛋白)3大蛋白家族,主要将重金属转运出细胞质或者将重金属转运进入植物体内的细胞器,转运蛋白在植物耐受重金属胁迫中起着积极的防御作用。该文探讨了植物对重金属镉胁迫的各种抗性机制,可为土壤重金属镉污染的修复如微生物修复、植物修复等提供一定的理论依据和应用指导。     

工业污染地6种乔木树种重金属累积特征研究

黄埔区是广州市工业污染较严重的地区,其中龟山是由污染导致土壤严重退化的典型地段。该地段植被退化,土壤重金属质量分数较高。为了探讨在这种工业污染区生存的植物对重金属的吸收能力以及不同树种吸收能力间的差异,选择该地段的台湾相思（Acacia confusa）、刺竹（Blumeana schult）、尾叶桉（Eucalypt urophylla）、高山榕（Ficus altissima）、小叶榕（Ficus microcarpa）和潺槁树（Litsea glutinosa）等6种乔木树种,采集其根、枝、叶等部位,测定Pb、Zn、Cu和Cd的质量分数。结果表明：4种重金属在乔木中累积量大小依次是：Zn〉Pb〉Cu〉Cd,Zn累积量最大,为664.98mg·kg-1,Cd最小,仅为4.42mg·kg-1;各种重金属在乔木不同部位的累积量大小是：细根〉粗根〉叶子〉枝条,细根中各重金属累积量最大,为368.15mg·kg-1;6种乔木树种抗重金属能力比较,小叶榕重金属累积量均为455.60mg·kg-1,抗性最好;尾叶桉和潺槁树重金属累积量较多,均为179.86和221.63mg·kg-1,抗性较好;高山榕重金属累积量均为114.41mg·kg-1,抗性中等;台湾相思和刺竹分别为78.04和96.41mg·kg-1,抗性较差。     

重金属污染预防品种的筛选与培育

植物吸收和累积重金属不仅存在显著植物种间差异,同时存在显著植物种内差异,从而为筛选和培育重金属污染预防品种（PSCs）提供了可能。文章综述了植物吸收和积累重金属的种间差异和种内差异、植物积累重金属品种差异的机理以及重金属污染预防品种的筛选和培育等研究进展,并对未来该领域的研究进行了展望。     

植物修复土壤重金属污染中外源物质的影响机制和应用研究进展

重金属进入土壤后难以被降解,并通过食物链在生物体内富集,长此以往会导致中毒、癌症、畸形、突变,严重影响了人类生产活动及地球生态系统的稳定。植物修复技术是一种经济有效的重金属污染修复技术,其依靠超富集植物强大的自身抗性机制,从土壤中提取或稳定重金属,达到污染治理的目的。然而修复土壤重金属污染的超富集植物通常生长缓慢、生物量低,其抗性机制也会受到植物本身对重金属胁迫的阈值限制,当胁迫超过这个阈值,植物修复的效率就会大大降低甚至失去修复功能。文章在解析植物重金属相互作用机制的基础上,综述了添加外源物质对重金属毒害植物的缓解效应以及其在强化植物修复土壤重金属污染中的应用研究进展;介绍了应用外源物质调控植物吸收转运重金属的3种途径,分别为提高土壤重金属生物利用度、促进植物生长以及增强植物耐性。提出了应用外源物质作为强化植物修复措施的潜力及今后的研究方向,其未来的研究应着重于以下方面:明确外源物质的应用浓度、时期、方式与植物吸收转运重金属之间的关系;从植物内源激素及信号分子间的互作、抗逆基因表达、内生及根际微生物等不同层面上揭示外源物质对植物积累重金属的调控机理;开展外源物质与其他植物修复强化技术的联合应用研究。这些研究可为土壤重金属污染的植物修复技术及其强化措施研究提供科学依据,同时也对植物修复工程技术的发展实践具有一定的指导意义。     

马鞍山市盆山农场土壤和植物中的重金属含量

论述了马鞍山市盆山农场的土壤和植物中几种重金属元素的含量、分布和特点,以及它们之间的相关性,并探讨其中几种重金属元素在土壤和茶叶（嫩叶）中含量的相关关系。     

土壤重金属镉对高等植物的毒性效应研究进展

重金属镉在土壤-植物中有较高迁移率,不仅直接影响植物生长发育、降低作物产量与品质,还可通过食物链进入人体,严重危害人类健康.本文通过大量文献调研,以有食用价值的作物和有经济价值的其他高等植物为研究对象,系统综述了近年来土壤重金属镉的毒性效应最新进展,主要包括镉对高等植物生长发育、生理生化、细胞超微结构、生物量和产量以及...     

铅迫胁下黄瓜幼苗期叶片内源激素的变化

土壤中的重金属污染会对植物造成伤害,在细胞内重金属离子会通过不同途径干扰和破坏细胞的正常代谢。植物激素能调节和控制植物的生长和发育。以黄瓜(Cucumis sativus L.)为材料,通过人工模拟重金属污染环境,对不同质量浓度铅胁迫下黄瓜幼苗的叶片,采用高效液相色谱法进行生长素(IAA)、细胞分裂素(Z)、赤霉素(GA3)、脱落酸(ABA)的分离、纯化和测定。探讨重金属污染对植物内源激素水平方面的变化的影响,进一步了解重金属污染对植物产生伤害的机制及抵御胁迫所发生的变化,从而采取有效措施解决重金属污染的问题。结果发现:所测的几种激素均表现出明显的变化规律:GA3、ABA升高,IAA、Z含量先上升后下降;同时经比较分析得出,随着铅质量浓度的增大,IAA/ABA、Z/ABA及GA3/ABA之比下降,Z/IAA升高。结果表明黄瓜幼苗期抵抗重金属污染的能力与内源激素水平及内源激素平衡有关。     

丛枝菌根对土壤-植物系统中重金属迁移转化的影响

丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi, AMF)是一类在自然和农业生态系统中广泛存在并能与多数陆生植物形成共生关系的土壤真菌,在重金属污染土壤中对宿主植物的生长及吸收累积重金属具有重要影响,因而对污染土壤的生物修复具有潜在应用价值。以重金属从根际土壤进入植物并在植物体内再分配过程为主线,介绍丛枝菌根在这一过程中对重金属环境行为,特别是根际土壤中重金属赋存形态及植物吸收重金属的影响。最后,对丛枝菌根影响植物重金属耐性机制研究前沿和菌根修复技术的应用前景进行展望。     

Salicylic acid to decrease plant stress

Pollution and climate change degrade plant health. Plant stress can be decreased by application of salicylic acid, an hormone involved in plant signaling. Salicylic acid indeed initiates pathogenesis-related gene expression and synthesis of defensive compounds involved in local resistance and systemic acquired resistance. Salicylic acid may thus be used against pathogen virulence, heavy metal stresses, salt stress, and toxicities of other elements. Applied salicylic acid improves photosynthesis, growth, and various other physiological and biochemical characteristics in stressed plants. Salicylic acid antagonizes the oxidative damaging effect of metal toxicity directly by acting as an antioxidant to scavenge the reactive oxygen species and by activating the antioxidant systems of plants and indirectly by reducing uptake of metals from their medium of growth. We review here the use of exogenous salicylic acid in alleviating bacterial, fungal, and viral diseases, heavy metal toxicity, toxicity of essential micronutrients, and salt stress.     

植物络合素及其合酶在重金属抗性中的功能研究进展

Under heavy metal stress, higher plants initiate a set of defense responses, among which biosynthesis of phytochelatins (PCs) is important. PCs are rich in cystein and biosynthesized by phytochelatin synthase. The chemical structure of PCs and their ability to form complexes with a large range of metal ions is clear. Up to now, these peptides are known to play an important role in both endogenous metal ion homeostasis and heavy metal ion detoxification. The mechanism of cadmium tolerance is illustrated in detail. A model of this mechanism suggested that the detoxification process of cadmium include such steps as PCs induction, transport of cadmium into the tonoplast, formation of the HMW-Cd-PCs complexes and sequestration in vacuole. At the same time, PCs also have other functions, such as detoxification of arsenic, protecting enzyme from metal ion inhibition and supplying metal ion as a cofactor to the enzyme potentially. However, a lot of questions about its biological function remain to be answered. In 1999, three independent labs isolated the genes encoding the PCs synthase. This breakthrough of plant heavy metal tolerance research gave us a chance to further study the heavy metal tolerance mechanism. All the results from the reserch of PCs have a ffreat application potential in phytoremidation. Fig 1, Ref 25     

电镀污染区植物对复合重金属的富集、转移和对污染土壤的修复潜力

采用野外采样室内分析方法,对重庆市3个电镀厂污染区自然定居的23种优势植物和相应土壤中Cu、Zn、Cr和Ni 4种重金属含量进行测定,揭示了优势植物对复合污染重金属的富集和转移特征。结果表明,电镀污染区土壤中Cu、Zn、Cr和Ni平均含量分别为560.0、722.6、1 364.3和735.7 mg·kg-1,分别为GB 15618—1995《土壤环境质量标准》中三级标准限值的1.40、1.45、3.90和3.68倍。植物对重金属的吸收、富集和转移特性因植物种类、植株部位、污染地及重金属种类的不同而不同,污染地植物吸收的重金属富集滞留在根部较多,扁穗牛鞭草(Hemarthria compressa)和野薄荷(Mentha haplocalyx)表现出超富集Cr的潜力,其地上部分Cr平均含量分别为1 559.2和1 914.6 mg.kg-1,生物转运系数分别为1.29和1.58,生物富集系数分别为1.58和1.79,其他植物地上部分Cr含量超过正常植物百倍以上的有14种,平均富集量为376.4 mg·kg-1,变化范围为121.2～694.3 mg·kg-1,地上部分Ni含量超过正常植物百倍以上的有8种,平均富集量为344.1 mg·kg-1,变化范围为220.3～532.1 mg·kg-1。它们是修复电镀重金属Cr和Ni复合污染土壤的理想植物。     

植物耐受和解除重金属毒性研究进展

总结了植物细胞及分子水平对重金属耐性和解除其毒性的途径.植物通过避免增加细胞内敏感位点毒物浓度来解除重金属毒性.其途径主要有:一方面通过菌根化、细胞壁吸收及根系分泌物的螯合作用减少根系吸收重金属进入细胞质;另一方面通过体内调节机制解除重金属毒性和提高耐性,主要通过一系列膜蛋白对进入细胞质内的重金属排出细胞质外、隔离于液泡中,或将重金属转变为无毒性形态挥发入大气,或通过细胞质内的植物螯合素、金属硫蛋白、有机酸、氨基酸、多胺等对重金属螯合,解除重金属毒性;同时植物还可以在重金属胁迫下产生热休克蛋白修复胁迫伤害的蛋白质.本文提供了涉及植物重金属解毒和耐性广泛的观点和证据.     

植物抗盐机理的研究进展

盐胁迫是抑制植物生长 ,降低农作物产量的主要环境因素之一 .长期以来 ,关于如何提高植物的抗盐性 ,增加在盐胁迫下农作物的产量一直是人们关注的焦点 .植物对盐胁迫的反应机制和抗盐机理的探明 ,是指导通过生物工程方法或其它措施改造植物提高其抗盐能力的前提 .由于植物的抗盐性状涉及生理生化多方面的因素 ,是一个多基因控制的极为复杂的反应过程 ,而且不同植物甚至同一种类不同品种的植物 ,对盐胁迫的反应及其适应机制也不尽相同 .植物抗盐能力的强弱差异较大 ,有些植物在 2 0 0～ 50 0ｍｍｏｌ/ＬＮａＣｌ的条件下能继续生长 ,完成其生…